DE1289830B - Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds - Google Patents

Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds

Info

Publication number
DE1289830B
DE1289830B DES98675A DES0098675A DE1289830B DE 1289830 B DE1289830 B DE 1289830B DE S98675 A DES98675 A DE S98675A DE S0098675 A DES0098675 A DE S0098675A DE 1289830 B DE1289830 B DE 1289830B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ammonia
reaction gas
reaction
substrate
water vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DES98675A
Other languages
German (de)
Inventor
Dersin
Dipl-Chem Dr Hans
Lochner Horst Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES98675A priority Critical patent/DE1289830B/en
Priority to NL6610520A priority patent/NL6610520A/xx
Priority to FR71411A priority patent/FR1488038A/en
Priority to AT744566A priority patent/AT261679B/en
Priority to CH1121366A priority patent/CH476516A/en
Priority to US570010A priority patent/US3461004A/en
Priority to GB34893/66A priority patent/GB1149215A/en
Priority to SE10680/66A priority patent/SE300812B/xx
Publication of DE1289830B publication Critical patent/DE1289830B/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02395—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02463—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02543—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02546—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/052—Face to face deposition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/056—Gallium arsenide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/065—Gp III-V generic compounds-processing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/119—Phosphides of gallium or indium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/935—Gas flow control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

1 21 2

Den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung Die Zugabe von Ammoniak wirkt sich sowohl bei halbleitender Verbindungen haften verschiedene Transportvorgängen, die über einen größeren AbNachteile an, denen man bisher lediglich durch An- stand innerhalb eines Temperaturgefälles in einem wendung von Transportreaktionen aus der Gasphase Reaktionsgefäß vor sich gehen, wie auch bei der zu begegnen versuchte. So ist z. B. vorgeschlagen 5 sogenannten Sandwichepitaxie, bei der der Materialworden, den Transportvorgang so zu steuern, daß es transport zwischen zwei einander gegenüberliegenden zur Ausbildung von Dendriten im Reaktionsgefäß Oberflächen von aufeinandergestapelten Halbleiterkommt. Diese Dendriten können anschließend durch scheiben vor sich geht, günstig aus. Die Zugabe von Änderung der Reaktionsbedingungen durch epitak- Ammoniak zum transportierenden Medium, d. h. zum tisches Aufwachsen verdickt werden. Es macht sich io Reaktionsgas, bewirkt aber nicht nur eine einwandjedoch auch bei diesem Verfahren störend bemerk- freie Einhaltung der stöchiometrischen Zusammenbar, wenn eine der die halbleitende Verbindung Setzung, sondern darüber hinaus eine wesentliche bildenden Komponenten einen wesentlich höheren Verbesserung der Kristallperfektion. Außerdem ist Dampfdruck als die andere aufweist. Es kommt dann es sehr vorteilhaft, daß durch die Verwendung eines nämlich — ähnlich wie bei der Herstellung von halb- 15 speziellen Zusatzes zum Reaktionsgas längere Transleitenden Verbindungen durch Anwendung der portwege zwischen Halbleiterausgangsmaterial und Schmelzphase — zu einer Verschiebung der Zu- Substrat eingestellt werden können. Dies ist besonsammensetzung, so daß die gewünschte stöchiome- ders dann von Bedeutung, wenn als Ausgangsmaterial irische Zusammensetzung verlorengeht. polykristallines Halbleitermaterial verwendet wird.The previously known method of production The addition of ammonia affects both semiconducting compounds adhere to various transport processes that have a greater disadvantage which up to now could only be found in a use of transport reactions from the gas phase reaction vessel go ahead, as well as in the tried to counter. So is z. B. proposed 5 so-called sandwich epitaxy, in which the material was to control the transport process so that it transports between two opposite surfaces of stacked semiconductors come to form dendrites in the reaction vessel. These dendrites can then be sliced through, which is beneficial. The addition of Change of the reaction conditions by epitaxial ammonia to the transport medium, d. H. to the table growth can be thickened. It makes a reaction gas, but not only causes one problem also with this method disturbing noticeable compliance with the stoichiometric compatability, if any of the semiconducting compound is submitting, but also an essential constituent components result in a much greater improvement in crystal perfection. Also is Has vapor pressure than the other. It is then very beneficial that by using a namely - similar to the production of semi-special 15 special additive to the reaction gas longer transconductors Connections by using the port paths between semiconductor source material and Melting phase - can be adjusted to a shift of the substrate. This is special composition, so that the desired stoichiome- ders are important when used as a starting material Irish composition is lost. polycrystalline semiconductor material is used.

Diese Nachteile werden bei einem Verfahren zum ao Der Verwendung von polykristallinem Material stand Herstellen epitaktischer Aufwachsschichten aus halb- bisher die in den meisten Fällen unerwünschte Überleitenden AniBv-Verbindungen mit stöchiometrischer tragung der Struktur des Ausgangsmaterials auf die Zusammensetzung auf einem Substrat mittels einer Oberfläche des Substratkörpers hindernd entgegen, chemischen Transportreaktion, bei dem in fester Durch die Möglichkeit der Anwendung längerer Form vorliegendes erhitztes Halbleiterausgangsmate- 35 Transportwege, d. h. eines größeren Abstandes zwirial durch Einwirkung eines aus Wasserdampf und sehen Halbleiterausgangsmaterial und Substratkörper Wasserstoff bestehenden Reaktionsgases in gasförmige bei der Verwendung von Ammoniak als Zusatz zum Verbindungen übergeführt wird, diese zu dem Sub- Reaktionsgas, wird dieser Nachteil praktisch vollstrat, das sich auf einer von derjenigen des Halbleiter- ständig aufgehoben. Man kann also Halbleiterkristalle ausgangsmaterials verschiedenen Temperatur befindet, 30 sehr hoher Kristallperfektion und einwandfreier transportiert und dort zersetzt werden und die gebil- stöchiometrischer Zusammensetzung herstellen,
dete AinBv-Verbindung auf das Substrat niederge- Die Herstellung dotierter Materialien läßt sich schlagen wird, vermieden, wenn erfindungsgemäß da- durch Zugabe von Dotierungsmittel zum Ausgangsbei dem Reaktionsgas Ammoniak hinzugefügt wird. material oder aber durch Zugabe zum ReaktionsgasThese disadvantages are ao The use of polycrystalline material was the production of epitaxial growth layers from semi-previously undesirable transferring A ni B v compounds with stoichiometric transfer of the structure of the starting material to the composition on a substrate by means of a surface of the substrate body hindering chemical transport reaction, in which the possibility of using longer form existing heated semiconductor starting material 35 transport routes, i.e. a greater distance between the two by the action of a reaction gas consisting of water vapor and see semiconductor starting material and substrate body hydrogen in gaseous when using Ammonia is converted as an additive to the compounds, this to the sub-reaction gas, this disadvantage is practically fully strat, which is constantly canceled out on one of that of the semiconductor. Semiconductor crystals of starting material can be at different temperatures, transported with a very high level of crystal perfection and more perfectly, and decomposed there, and the structure can be produced with a stoichiometric composition.
A finished in B v compound to the substrate niederge- The production of doped materials can be hit is avoided if according to the invention DA added by adding dopant to the reaction gas Ausgangsbei ammonia. material or by adding to the reaction gas

Dieser Zusatz bildet mit der beim Transportvor- 35 bewerkstelligen. Außerdem können selbstverständlichThis addition forms with that of the transport preparation. You can of course

gang auf Grund der unterschiedlichen Dampfdrücke an sich bekannte Dotierungsverfahren wie EinlegierenDue to the different vapor pressures, doping processes known per se, such as alloying, are common

der Komponenten im Überschuß entstehenden, von Dotierungsmaterial oder Eindiffundieren desof the components arising in excess, of doping material or diffusion of the

weniger flüchtigen Komponente, z. B. dem Gallium, Materials angewendet werden. Die so hergestelltenless volatile component, e.g. B. the gallium, materials are used. The so produced

eine nichtflüchtige Verbindung, z. B. Galliumnitrid, Halbleiteranordnungen eignen sich in hervorragendera non-volatile compound, e.g. B. gallium nitride, semiconductor devices are excellent

so daß eine Verschiebung der Zusammensetzung der 40 Weise zur Herstellung von Halbleiterbauelementen,so that a shift in the composition of the 40 ways of manufacturing semiconductor devices,

Gasphase während des Transportvorgangs unter- wie beispielsweise Transistoren, Gleichrichter, ins-Gas phase during the transport process, such as transistors, rectifiers,

bunden wird. besondere Tunneldioden, Laserdioden u. dgl. Außer-is bound. special tunnel diodes, laser diodes and the like.

Im Reaktionsgas kann ein Gemisch aus Wasser- dem lassen sich derartige Materialien zur HerstellungA mixture of water and such materials can be used in the reaction gas

dampf und Wasserstoff, vorzugsweise im Molverhält- von Festkörperschaltkreisen heranziehen,Use steam and hydrogen, preferably in the molar ratio of solid-state circuits,

nis 0,1 bis 0,3, verwendet werden. 45 Nähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den0.1 to 0.3 can be used. 45 Further details of the invention can be found in the

Die Zugabe des Ammoniaks kann entweder in der an Hand der F i g. 1 und 2 beschriebenen Ausfüh-The addition of the ammonia can either be carried out in the manner shown in FIG. 1 and 2 described execution

Weise erfolgen, daß in flüssiger Form vorliegendes rungsbeispielen hervor.Way done that the present examples in liquid form emerge.

Ammoniak in einem gesonderten Verdampfergefäß In Fig. 1 ist eine zum Herstellen von einkristalverdampft und der Dampf in das Reaktionsgefäß linen Halbleiterschichten im strömenden Medium gegemeinsam mit dem Reaktionsgas eingeleitet wird 50 eignete Vorrichtung dargestellt. In einem Reaktionsoder aber daß eine wässerige Lösung von Ammoniak gefäß 1 aus Quarz sind auf einer Unterlage 2 einverdampft wird, wobei das Mischungsverhältnis der kristalline Halbleiterscheiben 3 aus dem abzuscheibeiden Komponenten in der Lösung entsprechend denden Halbleitermaterial oder aber aus einem der gewünschten Zusammensetzung des Reaktions- anderen Halbleitermaterial gleichen Gittertyps und gases eingestellt wird.* 55 annähernd gleicher Gitterkonstante, wie beispiels-Ammonia in a separate vaporizer vessel. In Fig. 1, one is vaporized for the production of monocrystals and the vapor in the reaction vessel is shared by semiconductor layers in the flowing medium with the reaction gas introduced, a suitable device is shown. In a reaction or that an aqueous solution of ammonia vessel 1 made of quartz are evaporated on a base 2 is, the mixing ratio of the crystalline semiconductor wafers 3 from the to be deposited Components in the solution according to the semiconductor material or from one the desired composition of the reaction other semiconductor material of the same lattice type and gases is set. * 55 approximately the same lattice constant, as for example

Außerdem besteht die Möglichkeit, eine in fester weise bei der Herstellung von Galliumarsenid, Form vorliegende Verbindung, die bei der Zersetzung Substratscheiben aus Germanium angeordnet. In Ammoniak abspaltet, z. B. Ammoniumcarbaminat, diesem Fall kommt es durch die Abscheidung zur verwendet und in einem Verdampfergefäß bis zur Ausbildung von HeteroÜbergängen. Außerdem beZersetzung erhitzt wird. 60 findet sich in dem Reaktionsgefäß pulverförmigesIn addition, there is the possibility of a fixed in the production of gallium arsenide, Form present compound, which during the decomposition arranged substrate disks made of germanium. In Eliminates ammonia, e.g. B. ammonium carbamate, in this case it comes from the deposition to used and in a vaporizer until hetero transitions are formed. In addition, decomposition is heated. 60 is found in powder form in the reaction vessel

Außerdem kann das Ammoniak erst unmittelbar Halbleiterausgangsmaterial 4, in vorliegendem FallIn addition, the ammonia can only be used directly as the semiconductor starting material 4, in the present case

vor Beginn der Reaktion in das Reaktionsgefäß ein- Galliumarsenid. Das Reaktionsgefäß kann durch dieadd gallium arsenide to the reaction vessel before the start of the reaction. The reaction vessel can through the

geleitet und mit dem Reaktionsgas vermischt werden. Hähne 5 und 6 ganz oder teilweise verschlossen wer-are passed and mixed with the reaction gas. Taps 5 and 6 are completely or partially closed

In diesem Fall kommt gasförmiges Ammoniak zur den. Die Richtung des Gasstroms entspricht dabeiIn this case, gaseous ammonia comes to the. The direction of the gas flow corresponds

Anwendung. 65 der Pfeilrichtung. Die Strömungsgeschwindigkeit be-Use. 65 in the direction of the arrow. The flow velocity is

Die Menge des zugegebenen Ammoniaks richtet trägt im Mittel 1 l/min. Als Reaktionsgas wird in vorsieh sowohl nach den verwendeten Materialien als liegendem Fall ein Gemisch aus Wasserdampf und auch nach der Länge des Transportweges. Wasserstoff verwendet; das Molverhältnis beträgtThe amount of ammonia added is based on an average of 1 l / min. The reaction gas is provided in both according to the materials used and the lying case a mixture of water vapor and also according to the length of the transport route. Uses hydrogen; the molar ratio is

3 43 4

dabei etwa 0,2. Der Wasserdampf wird bei diesem wird es vom Transport ausgeschlossen, und die auf Verfahren im Verdampfergefäß 7, das sich in einem den Substratkörpern 3 erzeugten Aufwachsschichten Temperaturbad 8 befindet, erzeugt. Zum Verschließen zeigen streng stöchiometrische Zusammensetzung, des Verdampfergefäßes ist der Hahn 9 vorgesehen. Durch den im Überschuß vorhandenen Wasserstoff Durch das Verdampfergefäß wird aus dem Vorrats- 5 wird dabei vermieden, daß sich außer dem gasförmigefäß 10 Wasserstoff geleitet. Die Strömungsgeschwin- gen Galliumsuboxid Galliumoxid bildet, welches den digkeit des Wasserstoffes wird mittels des Strömungs- Transportvorgang und die Ausbildung der Galliummessers 11 gemessen. Die Regulierung der Strö- arsenidkristalle erheblich stören würde,
mungsgeschwindigkeit erfolgt mittels des Hahnes 12. Werden an Stelle von Substratkörpern aus Gallium-Außerdem ist das Vorratsgefäß mit einem Überdruck- io arsenid solche aus Germanium gewählt, so erhält man ventil 13 ausgestattet. Die Zusammensetzung des durch Anwendung des Verfahrens nach der Lehre Reaktionsgasgemisches wird entweder durch die der Erfindung sehr gut ausgebildete HeteroÜbergänge. Regulierung des Wasserstoffzustroms oder durch die Diese lassen sich für viele Zwecke der Halbleiter-Temperatur des Wärmebades 8 eingestellt. Die Zu- technik mit besonderem Erfolg verwenden,
gäbe der dritten Komponente, in diesem Fall Ammo- 15 Außerdem können dem Reaktionsgas oder dem niak, erfolgt durch thermische Zersetzung von Halbleiterausgangsmaterial Dotierungsstoffe bei-Ammoniumcarbaminat. Dieses befindet sich in dem gegeben werden.about 0.2. The water vapor is excluded from transport during this process and is generated in the evaporation vessel 7, which is located in a temperature bath 8 growth layers generated in the substrate bodies 3. The valve 9 is provided to close the vaporizer vessel with a strictly stoichiometric composition. Due to the excess hydrogen present in the evaporator vessel, it is avoided from the supply 5 that hydrogen is passed outside of the gaseous vessel 10. The flow velocities gallium suboxide forms gallium oxide, which the doneness of the hydrogen is measured by means of the flow transport process and the formation of the gallium knife 11. The regulation of the Strö- arsenide crystals would disrupt considerably,
The flow rate takes place by means of the tap 12. If the storage vessel with an overpressure arsenide is made of germanium instead of substrate bodies made of gallium, a valve 13 is obtained. The composition of the reaction gas mixture by using the method according to the teaching is either due to the heterojunctions of the invention that are very well developed. Regulation of the hydrogen inflow or by means of this, the semiconductor temperature of the heating bath 8 can be set for many purposes. Use the auxiliary technology with particular success,
If the third component, in this case ammonium, could also be the reaction gas or the nia, dopants in the case of ammonium carbamate occur through thermal decomposition of the semiconductor starting material. This is in the one to be given.

Quarzkolben 14, der mittels einer Heizwicklung 15, Die sogenannte Sandwichepitaxie kann gemäß die über die Klemmen 16 mit einer Spannungsquelle F i g. 2 durchgeführt werden. Hier bedeutet 21 ein verbunden werden kann, auf die Zersetzungstempe- 20 Reaktionsgefäß, das mit einer Einlaßöffnung 22 und ratur erhitzt wird. Das vorbeiströmende Reaktions- einem Gasauslaß 23 versehen ist. Am oberen Ende gasgemisch aus Wasserdampf und Wasserstoff nimmt des Gefäßes befindet sich eine plangeschliffene einen Teil des Ammoniaks mit und führt diesen über Quarzplatte 24, die die pyrometrische Beobachtung das Halbleiterausgangsmaterial 4. der Temperatur des Substratkörpers erlaubt. Das Durch Beheizen des Reaktionsgefäßes 1 mittels des 25 Reaktionsgefäß sitzt auf einer Bodenplatte 25 auf und Heizofens 17, der so ausgebildet ist, daß in ihm ver- ist mittels der Dichtung 26 abgedichtet. Durch die schiedene Temperaturverteilungen eingestellt werden Bodenplatte 26 sind die Stromzuführungen 27 gaskönnen, wird nun das Reaktionsgefäß 1 auf die Re- dicht hindurchgeführt. Diese können über die Klemaktionstemperatur gebracht. Dabei erfolgt die Um- men 28 mit einer in der Figur nicht dargestellten setzung des in fester Form vorliegenden Gallium- 30 Spannungsquelle verbunden werden. Die Zuführunarsenids (4) mit dem in dem Reaktionsgas enthaltenen gen 27 führen zu einem Heiztisch 29, auf dem ein Wasserdampf. Die Umsetzung verläuft dabei ent- ringförmiger Abstandhalter 30 aufgelegt ist. Der sprechend der folgenden Gleichung: Abstandhalter 30 umschließt das Halbleiterausgangsmaterial 31 ringförmig. Dieses kann beispielsweise 35 in Pulverform oder in Form einer Preßtablette vorliegen. Als geeignete Materialien sind beispielsweiseQuartz bulb 14, which by means of a heating winding 15, the so-called sandwich epitaxy can according to via the terminals 16 with a voltage source F i g. 2 can be carried out. Here 21 means one can be connected to the decomposition temperature 20 reaction vessel with an inlet port 22 and temperature is heated. The reaction flowing past a gas outlet 23 is provided. At the upper end gas mixture of water vapor and hydrogen takes the vessel there is a flat ground a part of the ammonia with and leads this over quartz plate 24, which the pyrometric observation the semiconductor starting material 4. allows the temperature of the substrate body. That By heating the reaction vessel 1 by means of the 25 reaction vessel sits on a base plate 25 and Heating furnace 17, which is designed in such a way that it is sealed by means of the seal 26. Through the different temperature distributions are set bottom plate 26 are the power supply 27 gas can, the reaction vessel 1 is now passed through to the seal. This can be done via the clamping action temperature brought. In this case, the numbers 28 take place with a not shown in the figure setting of the gallium 30 voltage source, which is present in solid form. The feed unarsenids (4) with the gene 27 contained in the reaction gas lead to a heating table 29 on which a Steam. The implementation takes place while the annular spacer 30 is placed on top. Of the speaking of the following equation: Spacer 30 encloses the semiconductor starting material 31 ring-shaped. This can, for example, be in powder form or in the form of a compressed tablet. Suitable materials are, for example

2 GaAs (f) + H2O (g) = Ga2O (g) + Ha + 2IxAsx (g) Galliumarsenid, Galliumphosphid, Indiumarsenid,2 GaAs (f) + H 2 O (g) = Ga 2 O (g) + H a + 2IxAs x (g) gallium arsenide, gallium phosphide, indium arsenide,

Indiumphosphid zu nennen. Außerdem ist auf demMention indium phosphide. Also on the

Abstandhalter 30 ein scheibenförmiger Substrat-Spacer 30 is a disc-shaped substrate

40 körper 32 aus demselben Halbleitermaterial aufgelegt.40 body 32 placed from the same semiconductor material.

Die in Klammer gesetzten Buchstaben dienen be- Das Reaktionsgas strömt in Richtung des Pfeiles 33 kanntlich zum Hinweis auf den Aggregatszustand der in das Reaktionsgefäß ein. Als Reaktionsgas wird Materialien, f bedeutet fest, g gasförmig, während χ auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein Gemisch die Zahl der in einem Molekül Arsendampf vereinig- aus Wasserdampf, Wasserstoff und Ammoniak verten Atome bezeichnet. 45 wendet. Zur Erzeugung des Wasserdampfes dient das Die auf der Unterlage 2 liegenden Substratschei- Verdampfergefäß 34, welches sich in einem Tempeben 3, in vorliegendem Fall aus Galliumarsenid, be- raturbad 35 befindet. Der Wasserstoff wird einem finden sich auf einer niedrigeren Temperatur als das Vorratsgefäß 40 entnommen. Die Strömungs-Halbleiterausgangsmaterial. Die Temperaturdifferenz geschwindigkeit des Wasserstoffes wird mittels des beträgt etwa 50° C. Das bei der Umsetzung gebildete 50 Strömungsmessers 41 gemessen; zur Einstellung der Gasgemisch, das aus Wasserstoff, Galliumsuboxid Strömungsgeschwindigkeit dient der Hahn 42. Außer-(Ga2O) und Arsendampf besteht, gelangt nunmehr zu dem ist ein Überdruckventil 43 vorgesehen. Durch den"Substratscheiben 3. Dort findet eine Umsetzung Betätigen der Hähne 44 und 45 kann der Zustrom des Galliumsuboxids mit dem Arsendampf statt, und des Wasserstoffes zu den Verdampfergefäßen 34 und es kommt zur Abscheidung von Galliumarsenid. 55 46 geregelt werden. Die außerdem vorgesehenen Dieses wächst auf den einkristallinen Galliumarsenid- Hähne 36 und 37 dienen zur Regulierung des Dampfscheiben 3 epitaktisch auf. Die Dicke der dabei ge- stromes. Das Verdampfergefäß 46, in welchem sich bildeten Schicht ist von der Zusammensetzung des eine wässerige Lösung von Ammoniak, vorzugsweise Reaktionsgases sowie von der Dauer des Beschich- eine etwa 25%ige Lösung, befindet, wird mittels des tungsvorgangs abhängig. 60 Temperaturbades 47 auf die erforderliche Verdamp-Durch den Zusatz von Ammoniak wird vermieden, fungstemperatur gebracht. Durch Einstellen der Verdaß auf Grund der unterschiedlichen Dampfdrücke dampfungstemperatur in den Temperaturbädern 35 von Gallium und Arsen im Überschuß vorhandenes und 47 sowie durch Betätigen der Hähne 36 und 37 Gallium auf die Substratkörper gelangt. Vielmehr bzw. 42 kann die Zusammensetzung und die Ströfindet eine Umsetzung zwischen Gallium und Ammo- 65 mungsgeschwindigkeit des Reaktionsgases wirksam niak zu Galliumnitrid statt. Dieses ist schwer flüchtig beeinflußt werden. Durch den Hahn 38 kann außer- und setzt sich außerdem bei der Reaktionstemperatur dem der Zutritt des Reaktionsgases zum Reaktionsnicht mit dem Wasserdampf um. Auf diese Weise gefäß 21 ganz oder teilweise unterbunden werden.The letters in brackets are used. The reaction gas flows in the direction of arrow 33 to indicate the state of aggregation of the into the reaction vessel. The reaction gas is materials, f means solid, g gaseous, while χ in this exemplary embodiment, a mixture, denotes the number of atoms combined in one molecule of arsenic vapor, consisting of water vapor, hydrogen and ammonia. 45 turns. The substrate slice evaporation vessel 34 lying on the base 2, which is located in a temperature level 3, in the present case made of gallium arsenide, is used to generate the water vapor. The hydrogen will be found at a lower temperature than the storage vessel 40 taken. The flow semiconductor feedstock. The temperature difference speed of the hydrogen is measured by means of the is about 50 ° C. The flow meter 41 formed during the reaction is measured; The valve 42 is used to adjust the gas mixture, which consists of hydrogen, gallium suboxide flow rate. Outside (Ga 2 O) and arsenic vapor, an overpressure valve 43 is now provided. Through the "substrate disks 3. There is a conversion. Actuating the taps 44 and 45, the inflow of gallium suboxide with the arsenic vapor can take place, and of the hydrogen to the evaporator vessels 34 and the deposition of gallium arsenide. 55 46 grows epitaxially on the monocrystalline gallium arsenide taps 36 and 37 are used to regulate the steam disk 3. The thickness of the current flowing through it An approximately 25% solution is located on the duration of the coating process.60 Temperature bath 47 is brought to the required evaporation temperature by adding ammonia in the temperature baths 35 of gallium and arsenic in excess ß existing and 47 as well as by actuating the taps 36 and 37 gallium reaches the substrate body. Rather, the composition and the current can be a conversion between gallium and ammonia rate of the reaction gas effectively niak to gallium nitride. This is difficult to be affected. Through the cock 38, the admission of the reaction gas to the reaction does not react with the water vapor and also does not react at the reaction temperature. In this way, vessel 21 can be wholly or partially prevented.

Das Reaktionsgas, welches vorteilhafterweise etwa 25 Volumprozent Ammoniak enthält, wird in das Reaktionsgefäß 21 eingeleitet und gelangt in den Zwischenraum zwischen dem Halbleiterausgangsmaterial 31 und der Substratscheibe 32. Dabei findet eine Umsetzung zwischen dem Galliumarsenid, welches in Pulverform vorliegt, und dem Wasserdampf statt. Es bildet sich dabei gasförmiges Galliumsuboxid und Arsendampf. Der im Reaktionsgas vorhandene Wasserstoff hat die Aufgabe, die Bildung höherer Galliumoxide zu unterbinden. Das Gasgemisch gelangt nunmehr zur Unterseite der Substratscheibe 32, die auf eine Temperatur von etwa 11000C erhitzt ist. Dort bildet sich durch Umsetzung des Galliumsuboxids mit dem Arsendampf wiederum Galliumarsenid, welches in einkristalliner Form auf der Unterseite der Substratscheibe aufwächst. Eine Verschiebung in der stöchiometrischen Zusammensetzung des Galliumarsenids während des Transportvorgangs wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel ao durch die Anwesenheit von Ammoniak unterbunden, der mit dem überschüssigen Gallium nichtflüchtiges Galliumnitrid bildet. Der Zusatz von Ammoniak zum Reaktionsgas ist besonders bei der Verwendung von pulverförmigem Ausgangsmaterial vorteilhaft, da durch die Verwendung von Ammoniak als Zusatz längere Transportwege noch im Bereich des Möglichen liegen. Auf diese Weise läßt sich die Verwendung pulverförmigen Materials auch dann befürworten, wenn das hierdurch bedingte »Muster« nicht auf die Substratscheibe übertragen werden soll.The reaction gas, which advantageously contains about 25 percent by volume of ammonia, is introduced into the reaction vessel 21 and enters the space between the semiconductor starting material 31 and the substrate wafer 32. A conversion takes place between the gallium arsenide, which is in powder form, and the water vapor. Gaseous gallium suboxide and arsenic vapor are formed. The hydrogen present in the reaction gas has the task of preventing the formation of higher gallium oxides. The gas mixture passes now to the underside of the substrate wafer 32, which is heated to a temperature of about 1100 0 C. Gallium arsenide, which grows in monocrystalline form on the underside of the substrate wafer, is formed there by reacting the gallium suboxide with the arsenic vapor. A shift in the stoichiometric composition of the gallium arsenide during the transport process is also prevented in this exemplary embodiment by the presence of ammonia, which forms non-volatile gallium nitride with the excess gallium. The addition of ammonia to the reaction gas is particularly advantageous when using pulverulent starting material, since the use of ammonia as an additive means that longer transport routes are still possible. In this way, the use of powdery material can be advocated even if the resulting "pattern" is not to be transferred to the substrate wafer.

Die nach dem Verfahren nach der Lehre der Erfindung hergestellten epitaktischen Aufwachsschichten aus Galliumarsenid zeichnen sich durch streng stöchiometrische Zusammensetzung sowie durch hohe Reinheit aus und können so für viele Anwendungsgebiete in der Halbleitertechnik, d. h. zur Herstellung von Transistoren, Gleichrichtern u. dgl., eingesetzt werden. Die Dotierung der aufgewachsenen Schichten läßt sich ohne Schwierigkeiten nach einem der bekannten Verfahren durchführen. Außerdem kann durch die Zugabe von Dotierungsmaterialien zum Reaktionsgas der Leitungstyp bzw. die Leitfähigkeit der aufgewachsenen Schicht von vornherein festgelegt werden.The epitaxial growth layers produced by the method according to the teaching of the invention made of gallium arsenide are characterized by strictly stoichiometric composition and high Purity and can thus be used for many areas of application in semiconductor technology, i. H. for the production of transistors, rectifiers and the like. The doping of the grown layers can be carried out without difficulty by one of the known methods. Also can by adding doping materials to the reaction gas, the conductivity type or the conductivity of the layer that has grown on.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen epitaktischer Aufwachsschichten aus halbleitenden AniBv-Verbindungen mit stöchiometrischer Zusammensetzung auf einem Substrat mittels einer chemischen Transportreaktion, bei dem in fester Form vorliegendes, erhitztes Halbleiterausgangsmaterial durch Einwirkung eines aus Wasserdampf und Wasserstoff bestehenden Reaktionsgases in gasförmige Verbindungen übergeführt wird, diese zu dem Substrat, das sich auf einer von derjenigen des Halbleiterausgangsmaterials verschiedenen Temperatur befindet, transportiert und dort zersetzt werden und die gebildete AmBv-Verbindung auf das Substrat niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgas Ammoniak zugefügt wird.1. A method for producing epitaxial growth layers from semiconducting A ni B v compounds with a stoichiometric composition on a substrate by means of a chemical transport reaction, in which the heated semiconductor starting material present in solid form is converted into gaseous compounds by the action of a reaction gas consisting of water vapor and hydrogen, these are transported to the substrate, which is at a temperature different from that of the semiconductor starting material, and decomposed there and the A m B v compound formed is deposited on the substrate, characterized in that ammonia is added to the reaction gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktionsgas Wasserdampf und Wasserstoff im Molverhältnis 0,1 bis 0,3 verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that water vapor in the reaction gas and hydrogen is used in a molar ratio of 0.1 to 0.3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ammoniakquelle flüssiges Ammoniak verwendet wird, das in einem gesonderten Verdampf ergefäß verdampft und dessen Dampf in das Reaktionsgefäß gemeinsam mit dem Reaktionsgas eingeleitet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the ammonia source is liquid Ammonia is used, which evaporates in a separate evaporator and its Steam is introduced into the reaction vessel together with the reaction gas. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserdampf- und Ammoniakquelle eine wässerige Ammoniaklösung verwendet wird, wobei die Konzentration entsprechend der gewünschten Zusammensetzung des Reaktionsgases eingestellt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the source of water vapor and ammonia an aqueous ammonia solution is used, the concentration being appropriate the desired composition of the reaction gas is adjusted. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ammoniakquelle eine in fester Form vorliegende, Ammoniak abspaltende Verbindung, z. B. Ammoniumcarbaminat, verwendet wird, die in einem Verdampfergefäß bis zur Zersetzung erhitzt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that an in solid form present, ammonia-releasing compound, z. B. ammonium carbamate used which is heated in an evaporator until it decomposes. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Ammoniak dem Reaktionsgas unmittelbar vor Beginn der Reaktion beigegeben wird.6. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the gaseous ammonia is added to the reaction gas immediately before the start of the reaction. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DES98675A 1965-08-05 1965-08-05 Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds Withdrawn DE1289830B (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES98675A DE1289830B (en) 1965-08-05 1965-08-05 Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds
NL6610520A NL6610520A (en) 1965-08-05 1966-07-26
FR71411A FR1488038A (en) 1965-08-05 1966-07-29 Process for manufacturing epitaxial layers from semiconductor compounds
AT744566A AT261679B (en) 1965-08-05 1966-08-03 Method for producing epitaxial growth layers from semiconducting compounds
CH1121366A CH476516A (en) 1965-08-05 1966-08-03 Method for producing epitaxial growth layers from semiconducting compounds
US570010A US3461004A (en) 1965-08-05 1966-08-03 Method of epitaxially growing layers of semiconducting compounds
GB34893/66A GB1149215A (en) 1965-08-05 1966-08-04 Improvements in or relating to the manufacture of epitaxially grown layers of semiconductor compounds
SE10680/66A SE300812B (en) 1965-08-05 1966-08-05

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES98675A DE1289830B (en) 1965-08-05 1965-08-05 Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1289830B true DE1289830B (en) 1969-02-27

Family

ID=7521643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES98675A Withdrawn DE1289830B (en) 1965-08-05 1965-08-05 Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3461004A (en)
AT (1) AT261679B (en)
CH (1) CH476516A (en)
DE (1) DE1289830B (en)
GB (1) GB1149215A (en)
NL (1) NL6610520A (en)
SE (1) SE300812B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152182A (en) * 1978-05-15 1979-05-01 International Business Machines Corporation Process for producing electronic grade aluminum nitride films utilizing the reduction of aluminum oxide
US4253887A (en) * 1979-08-27 1981-03-03 Rca Corporation Method of depositing layers of semi-insulating gallium arsenide
US4957780A (en) * 1987-01-20 1990-09-18 Gte Laboratories Incorporated Internal reactor method for chemical vapor deposition

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL268294A (en) * 1960-10-10
NL292373A (en) * 1962-07-09
NL296876A (en) * 1962-08-23
US3322501A (en) * 1964-07-24 1967-05-30 Ibm Preparation of gallium arsenide with controlled silicon concentrations
US3397094A (en) * 1965-03-25 1968-08-13 James E. Webb Method of changing the conductivity of vapor deposited gallium arsenide by the introduction of water into the vapor deposition atmosphere

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
CH476516A (en) 1969-08-15
GB1149215A (en) 1969-04-16
SE300812B (en) 1968-05-13
US3461004A (en) 1969-08-12
AT261679B (en) 1968-05-10
NL6610520A (en) 1967-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2214404C3 (en) Process for the production of epitaxial thin films in the molecular beam epitaxial process
DE1803731C3 (en) Process for crystallizing a binary semiconductor compound
DE3417395A1 (en) METHOD FOR FORMING A DOPED LAYER AND SEMICONDUCTOR COMPONENT PRODUCED USING THIS METHOD
DE1965258B2 (en) Process for producing an epitaxial layer
DE1185151B (en) Method and device for producing monocrystalline, in particular thin semiconducting layers
DE1185293B (en) Method for manufacturing a semiconductor device
DE1285465B (en) Process for the epitaxial growth of layers made of silicon or germanium
DE2207056A1 (en) Process for selective epitaxial growth from the liquid phase
DE1644031A1 (en) Process for the production of high purity, epitaxial gallium arsenide deposits
DE1289830B (en) Process for producing epitaxial growth layers from semiconducting A B compounds
DE69228631T2 (en) Process for crystal growth of a III-V compound semiconductor
DE2624958C3 (en) Method for growing single crystal gallium nitride
DE1444430C3 (en) Process for the epitaxial growth of semiconductor material on a monocrystalline semiconductor substrate
DE2040761A1 (en) Infrared sensitive photoconductive semiconductor device and method for making said semiconductor device
DE1161036B (en) Process for the production of highly doped AB semiconductor compounds
DE3689387T2 (en) Process for the production of a thin layer of GaAs.
DE1719498A1 (en) Epitaxial growth of gallium arsenide
DE1544204C3 (en) Method for producing a semiconductor layer vapor-deposited on a semiconductor substrate
AT222702B (en) Method for manufacturing a semiconductor device
AT229371B (en) Method for manufacturing a semiconductor device
AT249748B (en) Process for the production of semiconductor single crystals by single-crystal deposition of semiconductor material
AT281921B (en) Process for crystallizing a binary semiconductor compound
AT242198B (en) Method for manufacturing a semiconductor device
DE1544279C3 (en) Process for epitaxially depositing a single-crystal layer of semiconductor material on a foreign substrate
DE1544241B2 (en) PROCESS FOR DEPOSITING A LAYER OF GALLIUM ARSENIDE ON A BASE

Legal Events

Date Code Title Description
E771 Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee